## Winning van metalen

Behalve platina en goud komen alle andere metalen in de aarde als verbindingen voor. Als delfstoffen noemen we deze stoffen metaalertsen. Om het metaal uit het erts te bereiden moet het worden gereduceerd: dus van positief metaalion naar vrij metaal.

####

#### Reductie van metaaloxides

Chemisch gemakkelijk te onsluiten ertsen zijn de metaaloxiden. Veel metaaloxiden kunnen we direct in metalen omzetten door reactie met koolstof, koolstofmono-oxide of waterstof. Deze reacties verlopen alleen bij hoge temperatuur. Bijvoorbeeld de reductie van koper(II)oxide:

Niet alle metaaloxides kunnen we op deze manieren reduceren. De oxiden van de zeer onedele metalen reageren niet met koolstof, koolstofmono-oxide of waterstof. Deze reductoren zijn daarvoor niet sterk genoeg. Metalen als magnesium, natrium en aluminium moeten we winnen door elektrolyse van gesmolten zouten (zie het thema 'Sk-14 Elektrochemie').
De verdringingsreeks voor reacties van metaaloxides bij hoge temperaturen is vrijwel hetzelfde als de verdringingsreeks die onder de knoppen Redoxreactie I en redoxreacties II is besproken:

Waterstof, koolstof en koolstofmonooxide zijn hier in de reeks geplaatst. Deze drie deeltjessoorten zijn dus sterkere reductoren dan zink, maar zwakkere reductoren dan aluminium en metalen uit groepen 1 en 2.
Koolstof is technisch gezien de belangrijkste reductor, omdat het goedkoop en ruim voorhanden is. Men gebruikt daarvoor cokes. Cokes wordt gemaakt door steenkool zonder lucht te verhitten. Alle vluchtige bestanddelen ontstnappen daarbij en er blijft vrijwel zuiver koolstof over. Koolstofmonooxide kan op eenvoudige wijze uit steenkool worden bereid.

####

#### Roosten van nikkelerts (nikkelsulfide)

Metaalsulfides worden eerst omgezet in oxides door reactie met zuurstof uit de lucht bij hoge temperatuur, het zogenoemde roosten van een erts.

Het nikkeloxide kan met koolstof worden gereduceerd tot nikkel.
Een groot bezwaar van het gebruik van sulfidische ertsen is de produktie van zeer grote hoeveelheden zwaveldioxide. De ertsverwerkende industrie levert dan ook een grote bijdrage aan de luchtvervuiling met zwaveldioxide.

####

#### Hoogovenproces

IJzer is het meest gebruikte metaal. IJzererts (Fe2O3) wordt in een hoogoven met koolstof (C), in de vorm van cokes, gereduceerd.
In een hoogoven worden bovenin ijzererts, cokes en kalksteen gestort. Onderin wordt hete lucht geblazen. De cokes verbrandt tot koolstofdioxide. Het koolstofdioxide reageert in een hoger en koeler gedeelte van de oven met koolstof tot koolstofmonooxide. Het koolstofmonooxide reduceert het ijzeroxide tot ijzer. Het ijzer smelt door de hoge temperatuur en verzamelt zich onderin de hoogoven, waar het afgetapt kan worden. De verschillende reacties zijn:

De toeslag van kalksteen dient om alle steenachtige stoffen in het erts, zoals zand, om te zetten in een gemakkelijk smeltbare massa. Deze massa wordt slak genoemd. De slak verzamelt zich eveneens in vloeibare vorm onderin de hoogoven en wordt periodiek afgetapt.

Hoogoven 6 bij Corus IJmuiden
Bron: Uwe Niggermeier

Op de site van Corus (Tata Steel) vind je een beschrijving van het productieproces met veel foto's.